Conceptos Fundamentales de Ecología

Definición de Medio Ambiente (M.A.)

El Medio Ambiente (M.A.) es el conjunto de componentes físicos, biológicos y sociales capaces de causar efectos directos o indirectos, a corto o largo plazo, sobre los seres vivos y las actividades humanas.

Sistemas Ecológicos

Un sistema se define como un conjunto organizado de componentes que funcionan como un todo y entre los que se producen estrechas relaciones de interacción.

Tipos de Sistemas

• Sistemas aislados: No realizan intercambios de materia ni energía con el entorno. Teóricamente, acabarían extinguiéndose. Son modelos imaginarios, ya que no existen sistemas reales completamente aislados.
• Sistemas cerrados: Realizan intercambio de energía con el entorno, pero no de materia. Estos sistemas tienden a degradarse y agotarse con el tiempo.
• Sistemas abiertos: Intercambian tanto materia como energía con su entorno. La Tierra, considerada como el sistema Gaia, es un ejemplo.

El Sistema Gaia

Gaia es conceptualizada como un sistema abierto que recibe un flujo continuo de radiación solar y emite al espacio calor residual. Dentro de él existen varios subsistemas que interaccionan: la atmósfera (capa gaseosa), la geosfera (parte sólida), la hidrosfera (masas de agua) y la biosfera (conjunto de seres vivos). La relación entre todos estos subsistemas es de tipo dinámico, de forma que un cambio en un subsistema repercute en los demás.

Recursos Naturales y Gestión de Residuos

Recursos

Un recurso es cualquier factor o sustancia que puede ser utilizado por el ser humano para la obtención de bienes y servicios.

Reciclaje

Muchos de los materiales que eliminamos con los residuos son susceptibles de volver a usarse con pequeñas transformaciones. Este proceso se conoce con el nombre de reciclaje y sus ventajas son indiscutibles.

Compostaje

A diferencia del proceso de obtención de biogás (que implica una fermentación anaerobia), la obtención de compost supone una descomposición y fermentación aerobia que transforma parte de la materia orgánica en sales minerales (por ejemplo, nitratos, sulfatos). Bacterias, hongos y macroorganismos son los responsables de este proceso.

Vertederos Controlados

Las características que deben cumplir los vertederos controlados para minimizar el impacto ambiental son:

• Estar ubicados en un terreno de roca sólida y bien cohesionada, para que el residuo no se traslade de su ubicación inicial.
• Contar con un sustrato mineral inerte, que no interactúe con los contaminantes para evitar la formación de productos aún más tóxicos.
• El terreno debe ser poco o nada permeable, para evitar la filtración de lixiviados al subsuelo y acuíferos.

Riesgos Ambientales

Un riesgo ambiental es toda condición, proceso o evento que pueda causar heridas, enfermedades, pérdidas económicas o daños al medio ambiente.

Fenómenos Atmosféricos y Climáticos

Efecto Invernadero Natural

La radiación infrarroja emitida por la superficie terrestre es absorbida por ciertos gases presentes en la atmósfera, principalmente dióxido de carbono (CO₂) y vapor de agua (H₂O). Estos gases reirradian parte de esta energía de nuevo hacia la superficie, provocando un aumento de su temperatura. Este fenómeno es el llamado efecto invernadero natural, esencial para mantener una temperatura compatible con la vida en el planeta.

Albedo

El albedo es el porcentaje de radiación solar que es reflejada y devuelta a la atmósfera (o al espacio) respecto al total de energía solar incidente sobre una superficie. Por ejemplo, las superficies claras como la nieve tienen un albedo alto, mientras que las superficies oscuras como los océanos o los bosques tienen un albedo bajo.

Presión Atmosférica y Viento

Isobaras

Las isobaras son líneas imaginarias que se dibujan en los mapas meteorológicos para unir puntos que tienen la misma presión atmosférica (PA) en un momento dado.

Borrascas (Bajas Presiones)

Una borrasca (también conocida como ciclón o zona de baja presión, a menudo señalada con una «B») se caracteriza por tener una presión atmosférica central más baja que la de su entorno, con isobaras cuyos valores aumentan desde el centro hacia el exterior. En una zona de borrasca, una masa de aire generalmente menos denso (cálido y/o húmedo) en contacto con la superficie terrestre tiende a elevarse. Al ascender, el aire se enfría adiabáticamente, lo que favorece la condensación del vapor de agua, la formación de nubes y, frecuentemente, la aparición de precipitaciones.

Anticiclones (Altas Presiones)

En un anticiclón (o zona de alta presión, a menudo señalada con una «A»), la presión atmosférica central es más alta que la de su entorno. La alta densidad del aire en el centro del anticiclón provoca su descenso (subsidencia) hacia la superficie terrestre. Este aire descendente es generalmente seco y, al comprimirse adiabáticamente durante el descenso, se calienta, lo que dificulta la formación de nubes y suele asociarse con tiempo estable, seco y despejado.

Efecto Foehn (o Föhn)

El efecto Foehn (o Föhn) es un fenómeno meteorológico que se manifiesta como un aumento de la temperatura y una disminución de la humedad relativa en el viento que desciende por la ladera de sotavento (la ladera protegida del viento principal) de una cordillera. Se produce cuando una masa de aire húmedo es forzada a ascender por la ladera de barlovento (expuesta al viento) para salvar el relieve montañoso. Al ascender, el aire se enfría adiabáticamente, el vapor de agua se condensa formando nubes y se producen precipitaciones en esta ladera. Al descender por la ladera de sotavento, el aire, ya seco, se calienta adiabáticamente a un ritmo mayor, resultando en un viento cálido y seco. Esto genera un fuerte contraste climático entre ambas laderas de la montaña.

Clima y Tiempo Meteorológico

Definiciones

• El clima se define como el conjunto de fenómenos y condiciones meteorológicas que caracterizan el estado medio de la atmósfera en una determinada región geográfica a lo largo de un periodo de tiempo suficientemente largo (generalmente 30 años o más). Es un valor estadístico y representa las condiciones atmosféricas habituales o esperadas.
• El tiempo atmosférico (o meteorológico) es el conjunto de parámetros (como temperatura, humedad, presión, viento, precipitación, nubosidad) que caracterizan el estado de la atmósfera en un momento dado y en un lugar determinado. Es un estado transitorio, variable y puntual.

Disciplinas de Estudio

• La meteorología es la ciencia que estudia el tiempo atmosférico, sus fenómenos y las leyes físicas que lo rigen, con el objetivo principal de comprenderlo y realizar su predicción a corto plazo (horas o días).
• La climatología es la ciencia que analiza el clima, sus variaciones a lo largo del tiempo (pasadas, presentes y futuras) y su distribución geográfica, así como los factores que lo determinan y modifican.

Aprovechamiento de Energías Renovables

Energía Solar

Aprovechamiento Térmico

Consiste en la captación y absorción de la energía solar para calentar un fluido (generalmente agua o aire). El proceso tiene lugar en dispositivos llamados colectores solares térmicos. Los colectores planos, por ejemplo, están formados por una caja con una cubierta de vidrio transparente y, en su interior, una placa absorbedora (generalmente de color negro para maximizar la absorción de radiación) por donde circulan conducciones que contienen el fluido a calentar.

Conversión Fotovoltaica

Consiste en la transformación directa de la energía lumínica del sol en energía eléctrica. Para ello se utilizan paneles solares fotovoltaicos, que están protegidos por un vidrio especial (a menudo antirreflectante). En su interior se encuentran las células fotovoltaicas, fabricadas comúnmente con materiales semiconductores, como el silicio.

Energía Eólica

El viento, que es aire en movimiento originado por diferencias de presión y temperatura en la atmósfera (impulsadas por la energía solar), posee energía cinética. Esta energía puede aprovecharse para producir electricidad mediante aerogeneradores. Estas máquinas están provistas de grandes palas o aspas giratorias que se ponen en movimiento por la acción del viento. Las palas están acopladas a un rotor que, a su vez, hace girar un generador (generalmente un alternador) que convierte la energía mecánica de rotación en energía eléctrica.

Contaminación Atmosférica

Smog Fotoquímico

La radiación solar intensa puede desencadenar reacciones químicas entre contaminantes atmosféricos primarios, como los hidrocarburos (o compuestos orgánicos volátiles, COV) y los óxidos de nitrógeno (NO_x) –emitidos principalmente por la combustión en vehículos e industrias–. Estas reacciones los transforman en una mezcla compleja de contaminantes secundarios que forman una neblina característica, conocida como smog fotoquímico. El ozono troposférico (O₃), junto con otros compuestos oxidantes como los nitratos de peroxiacilo (PAN), son componentes mayoritarios de este tipo de smog. Es importante considerar que el efecto combinado (sinérgico) de varios contaminantes presentes simultáneamente puede ser mucho mayor que la suma de sus efectos individuales.

Lluvia Ácida

La lluvia en su estado natural, no contaminada, presenta un pH ligeramente ácido, alrededor de 5,6, debido a la disolución de dióxido de carbono (CO₂) atmosférico en el agua. Cuando la lluvia (o nieve, niebla, granizo) arrastra contaminantes atmosféricos como óxidos de azufre (SO_x) y óxidos de nitrógeno (NO_x) –provenientes principalmente de la quema de combustibles fósiles–, estos gases reaccionan con el vapor de agua, el oxígeno y otros químicos en la atmósfera para formar ácidos sulfúrico (H₂SO₄) y nítrico (HNO₃). Estos ácidos disueltos en el agua de precipitación disminuyen su pH por debajo de 5,6, dando lugar al fenómeno conocido como lluvia ácida. Este tipo de precipitación ácida es cada vez más preocupante debido a su frecuencia, la vasta extensión de las áreas afectadas y los efectos negativos que produce sobre los ecosistemas acuáticos y terrestres (acidificación de lagos y suelos, daños a la vegetación), la salud humana y la corrosión de materiales y edificaciones, a menudo manifestándose en zonas muy distantes de los focos emisores de los contaminantes precursores.

Fenómenos Oceánico-Atmosféricos Globales

El Niño (ENSO – Fase Cálida)

El Niño es un fenómeno climático complejo que forma parte de un ciclo natural global conocido como El Niño-Oscilación del Sur (ENSO). Se caracteriza por un calentamiento anómalo y persistente de las aguas superficiales del Océano Pacífico ecuatorial central y oriental. Este calentamiento de la superficie del mar provoca una intensa evaporación que, por posterior condensación, origina fuertes lluvias y sistemas de borrascas en las costas occidentales de América del Sur (particularmente Ecuador y Perú), mientras que en otras regiones del planeta, como Australia e Indonesia, puede causar condiciones de sequía. El fenómeno de El Niño se asocia con un debilitamiento de los vientos alisios del este en el Pacífico ecuatorial.

La Niña (ENSO – Fase Fría)

La Niña es la fase opuesta de El Niño dentro del ciclo ENSO, caracterizada por un enfriamiento anómalo y persistente de las aguas superficiales del Océano Pacífico ecuatorial central y oriental. Este fenómeno es originado por un fortalecimiento de los vientos alisios (vientos del este), que empujan con más fuerza el agua cálida superficial hacia el oeste del Pacífico, permitiendo el afloramiento (surgencia) de aguas frías y ricas en nutrientes desde las profundidades hacia la superficie en las costas de América del Sur. Esto puede provocar condiciones de sequía en las costas de Perú y Ecuador, y lluvias intensas en el Pacífico occidental (Indonesia, Australia). Durante los episodios de La Niña, se suele mantener o incluso aumentar la riqueza pesquera habitual en las costas sudamericanas debido al intenso afloramiento de nutrientes.

Ciclos Biogeoquímicos

Ciclo Hidrológico

El ciclo hidrológico (o ciclo del agua) describe el movimiento continuo y la transformación del agua en, sobre y por debajo de la superficie de la Tierra, así como en la atmósfera. El calor del sol es el motor principal de este ciclo, provocando la evaporación del agua desde la superficie de los océanos, lagos, ríos y suelos, así como la transpiración de los seres vivos (liberación de vapor de agua a la atmósfera, especialmente desde las hojas de las plantas). El vapor de agua asciende a la atmósfera, se enfría en las zonas altas de la troposfera, se condensa alrededor de núcleos de condensación y forma nubes. Estas nubes, bajo condiciones adecuadas, liberan el agua en forma de precipitación (lluvia, nieve, granizo). El agua precipitada puede seguir diversos caminos: una parte puede ser interceptada por la vegetación, otra puede infiltrarse en el suelo (infiltración) recargando acuíferos, otra puede escurrir por la superficie (escorrentía) hacia ríos y lagos, y finalmente retornar a los océanos, o volver directamente a la atmósfera por evaporación y transpiración, cerrando así el ciclo.

Dinámica Oceánica

Mareas

Las mareas son movimientos periódicos y alternativos de ascenso (pleamar o marea alta) y descenso (bajamar o marea baja) del nivel del mar. Estos movimientos se producen principalmente debido a las fuerzas de atracción gravitatoria ejercidas por la Luna y, en menor medida, por el Sol sobre las masas de agua de la Tierra. Generalmente, en la mayoría de las costas, se experimentan dos pleamares y dos bajamares cada día lunar (que dura aproximadamente 24 horas y 50 minutos). Por lo tanto, el intervalo aproximado entre una pleamar y la siguiente (o una bajamar y la siguiente) es de unas 12 horas y 25 minutos (el texto original menciona 12 horas y 26 minutos, lo cual es una aproximación válida para este intervalo semidiurno).